Ультразвуковые расходомеры

Особенности ультразвуковых расходомеров УРС-002

Ультразвуковые расходомеры серии УРС-002 успешно применяются для технологического и коммерческого учета горячей/холодной воды и аналогичных жидкостей. Они обеспечивают непрерывные измерения расхода и объема жидкости в напорных трубопроводах.

Ультразвуковые расходомеры получают все большее распространение благодаря следующим достоинствам:

• • стабильно работают на трубопроводах различных диаметров – от 25 мм до 3 м;
• • могут быть использованы конструкции измерительного участка без выступающих и подвижных частей (нет гидравлического сопротивления потоку), что повышает надежность и точность измерения;
• • возможно измерение расхода неэлектропроводящих и загрязненных сред, суспензий с взвешенными частицами до 1 % объема;
• • широкий динамический диапазон измерений объемного расхода (Q_max/Q_min) – от 60 до 200;
• • обеспечивает относительную погрешность измерения расхода и накопленного объема – до ±1…1,5 %;
• • широкий диапазон температур измеряемой среды – от +1 до 150 °С;
• • максимальное рабочее давление в трубе – до 2,5 МПа;
• • может иметь два независимых канала измерений для близко расположенных трубопроводов;
• • для удаленной передачи результатов измерений есть интерфейс RS-485 (протокол Modbus RTU);
• • метрологические выходы: аналоговый токовый (4-20 мА) и цифровой частотный (0…1000 Гц);
• • электронный блок непрерывно выполняет самодиагностику своего состояния;
• • архив результатов измерений хранится в энергонезависимой памяти электронного блока.

Конструкция

Ультразвуковой расходомер УРС-002 состоит из двух частей: измерительного участка (трубы с установленными пьезодатчиками ПЭП) и электронного блока с дисплеем (в пластмассовом корпусе с прозрачной крышкой), для закрепления на стене или размещения в составе электротехнического шкафа на DIN-рейке, рисунок 1.

Результаты измерений и служебная информация отображаются на дисплее и могут передаваться на удаленный пункт сбора данных по интерфейсу RS-485.

Рисунок 1 – Вариант установки однолучевого исполнения расходомера

Измерительный участок имеет в трубе врезные втулки для закрепления  пьезоэлектрических преобразователей (ПЭП1, ПЭП2), направленных друг на друга для создания акустического луча, рисунок 2.

Для каждого акустического луча используют два идентичных по характеристикам ПЭП, являющихся приемопередатчиками – поочередно работают как излучатель или приемник ультразвуковых колебаний. Сначала первый преобразует электрический импульсный сигнал (поступающий от электронного блока) в ультразвуковые акустические колебания, которые, пройдя путь через жидкость трубы, попадают на второй ПЭП, где акустические колебания преобразуются в электрический сигнал (передаваемый по кабелю в электронный блок для обработки). Потом у ПЭП функции приема и передачи сигналов меняются.

Рисунок 2 – Учитываемые при работе расходомера геометрические установочные размеры (угол α не более 45 градусов)

Принцип измерения

В основе принципа измерения лежит разница времени прохождения ультразвуковых импульсов по потоку и против него. Время распространения импульса зависит от скорости движения жидкости в соответствии с формулами

где Т_1,2 , Т_2,1 – время распространения ультразвукового импульса по потоку и против потока, с;

L – длина акустического ультразвукового канала между ПЭП, м;

С₀ – скорость распространения ультразвука в неподвижной жидкости, м/с;

ν – скорость движения потока жидкости в трубе, м/с;

α – угол в соответствии с рисунком 2, в градусах.

Электронный блок переключает режимы работы пьезодатчиков, обрабатывает и хранит полученную информацию, а также формирует нормированные (пропорциональные измеренной величине) сигналы на дополнительных выходах.

При обработке временных сигналов от ПЭП средняя скорость потока жидкости, рассчитывается по формуле

Определение объемного расхода Q производится путем умножения измеренного значения средней скорости протекающей жидкости на значение площади поперечного сечения потока в месте установки ПЭП

где K – корректирующий гидродинамический коэффициент, учитывающий свойства жидкости и возможные особенности установки пьезодатчиков.

Дополнительные преимущества

Преимущества, выделяющие ультразвуковые расходомеры УРС-002, о которых полезно знать пользователю:

• • Функция автоматической подстройки под свойства измеряемой жидкости, что позволяет повысить точность проведения измерений расхода для широкого диапазона свойств сред.
• • Высокая степень защиты от внешних воздействий окружающей среды для измерительного участка – IP68.
• • Измерительный участок выдерживает перегрузку давлением до 6,3 МПа.
• • Может быть предусмотрено крепление ПЭП через переходные вентили, для демонтажа пьезодатчиков с измерительного участка без остановки потока.
• • Ультразвуковой расходомер работает при длине соединительных кабелей между ПЭП и электронным блоком до 500 м.
• • Имеется ПО для настройки/считывания параметров/результатов измерений/архива.
• • Межповерочный интервал 4 года, имеется возможность проводить поверку имитационным методом.